С развитием технологий и различных электронных приспособлений появляется возможность полностью перевести управление системами, находящимися в квартирах и домах на автоматический автономный режим. Умный дом что это такое? Итак, для начала дадим определение, что это такое система умный дом. Это инновационная передовая система полной или частичной автоматизации различными инженерными системами жилого помещения направленная домашний уют без механического вмешательства человека. Комплексная система управления умный дом может вести контроль, а также в нужное время включать и отключать оборудование, входящее в него, а также информировать об этом хозяина.
Функции умного дома
Данный автоматический комплекс может управлять следующим оборудованием и выполнять следующие операции, иначе говоря, перечислим возможности системы:
- Постоянное наблюдение и контроль за безопасностью жилого помещения и придомовой территории. В эту возможность можно включить системы видеонаблюдения, а также ряд мер, связанных с несанкционированным проникновением. Охранная цепь, включающая сирену, может подавать сигнал параллельно и в службу охраны;
- Противопожарная безопасность;
- Контроль и поддержание заданной температуры внутри отдельной комнаты или всего помещения. Это достигается правильной работой в установленных режимах отопительного оборудования, кондиционеров, вентиляции;
- Контроль за электроснабжением и включение резервного источника в случае отключения основного. Сюда входят источники бесперебойного питания, стабилизаторы.
- Организация правильного и экономически выгодного водоснабжения. Это касается как холодной, так и горячей воды. Данная функция может также иметь датчики, реагирующие на порыв труб водоснабжения или их протекание;
- Управление, во время прихода, ухода или же в момент отсутствия хозяев освещением. Данная аппаратура делится на аварийное и рабочее освещение. Во время отсутствия хозяев может производить включение освещения дабы воспроизвести процесс присутствия в доме людей, и тем самым отпугнуть злоумышленников и воров от жилища;
- Постоянный круглосуточный мониторинг функционирования всех включенных систем;
- Перевод в автоматический режим бытовых приборов, телекоммуникаций, и различного мультимедийного оборудования;
- Полив в жаркую погоду газонов и огородов, кормление домашних животных и рыб.
Система умный дом направлена не только на контроль и коммутацию всего находящегося в доме оборудования, но и на их экономическое использовании, то есть на снижение затрат на энергоносители. Очень актуальна работа этой системы в случае проживания в помещении человека или людей с ограниченными физическими возможностями. Для интеллектуального контроля и управления применяется компьютерная техника и специально разработанные программы для этого.
Оборудование для умного дома
Рынок современных девайсов и систем, направленных на автоматизацию наполнен как качественной продукцией, так и подделками, поэтому если человек решил сам воплотить систему в жизнь то экономить на качестве не рекомендуется. Создать краткое описание, указать на плане помещений нужные узлы в принципе не проблема.
В перечень оборудования, которое может быть использовано при организации и настройке умного дома:
- Выключатели освещения и питания розеток;
- Всевозможные диммеры для регулировки яркостью освещения;
- Оборудование для управления жалюзи и ставнями;
- Датчики движения, света, температуры, огня, атмосферного давления, протечки воды, присутствия и т. д. Датчики для умного дома стоит выбирать только надёжные, так как это главный инструмент работы системы;
- Конвертер телефонной линии;
- Конвертер домофонной линии;
- Микрофон с АРУ и с АЦП (служит как голосовое управление умным домом);
- GSM модуль;
- ИК приемник и передатчик;
- ИК RF ретранслятор;
- Измеритель напряжения;
- Стабилизатор и бесперебойный источник питания;
- Измеритель тока;
- Прибор для управления и интерфейс сенсорный или кнопочный. На управляющем оборудовании устанавливается зачастую пароль;
- Частотомер;
- Краны шаровые с электроприводом.
Как работает умный дом
Для автоматической работы всех систем входящих в комплекс умный дом используются современные электронные датчики, контроллер, а также сопутствующее оборудование. Все они соединены в одну единую цепь управления, при помощи которой и происходят вышеперечисленные процессы. То есть в зависимости от выбранного оборудования применяются те или иные датчики. Технологии умного дома могут немного отличаться друг от друга, но главная их функция - это всё же автоматизация. Например, для того чтобы включались определённые светильники, которые выбирает сам владелец, они должны быть подключены через датчики солнечной активности, то есть реагирующие на освещённость внутри или снаружи помещения. Помимо этого, осветительная аппаратура может реагировать на присутствие человека и включаться или отключаться, когда он приходит и уходит без воздействия на выключатель освещения.
Примерно по такому принципу работает и отопительная система и кондиционеры. По всему дому расположены датчики, которые реагируют на температурные изменения, владельцу стоит только выставить оптимальную для него температуру во всём помещении или в каждой из комнат, и умный дом сам будет решать и делать нужный выбор, что нужно включить охлаждение, отопление или же просто вентиляцию. Такая же ситуация и с параметрами влажности.
Вся информация с датчиков, исполнительных механизмов, энерго- и водоснабжения, а также с охранного оборудования отправляется на центральный контроллер (процессор), являющийся мозгом всей системы.
Все системы можно разделить на:
- Информативные датчики и камеры;
- Центральный процессор;
- Исполнительные механизмы (всевозможные электрические вентиля и задвижки);
- Системы контроля и управления над всеми этими процессами.
Проектирование умного дома
Конечно же, монтаж и проект умного дома дело на простое и его лучше возложить на плечи профессионалов, так как потребуется монтаж и установка большого количества датчиков по всему периметру помещения и придомовой территории. Система умный дом для квартиры менее затратная, но конечно же, всё зависит от пожеланий клиента, и его финансовых возможностей.
Монтаж можно разделить на три этапа:
- Соединение и сопряжение в единую систему всех существующих в помещении аппаратов и оборудования. Это выполняется за счёт применения соединительных шнуров или же радиоволн, а также специального программного обеспечения;
- Производится установка и регулировка датчиков которые будут указывать на состояние того или иного оборудования, например, закрыты ли шторы, жалюзи или же входные ворота;
- Сопряжение всех этих систем с микроконтроллером, то есть с мозгом умного дома он будет отправлять сигнал хозяину о выполнении, получать удалённый сигнал на управление данным оборудованием, а также выполнять меры, направленные на экономию затрат. В некоторых случаях проектировщики рекомендуют устанавливать также запорные аварийные заслонки или задвижки на входные трубы водоснабжения и газоснабжения, а также на их коммуникационные отводы. При случившейся аварийной ситуации и в случае не подтверждения владельцем разрешающего сигнала на закрытие контроллер сам сможет перекрыть или отключить нужную подачу того или иного источника. Проблемная ситуация может быть и ложной, нельзя забывать об этом. В любом случае есть выбор, осуществлять управление по сети интернет или по радиосигналу, с помощью смартфона телефона или же специального пульта.
Для воплощения идеи умного дома существует несколько способов:
- Покупка готового уже проекта, а также монтаж «под ключ», который предлагают многие компании;
- Приобретение готового модульного комплекта и интегрирование в существующую систему дома;
- Создавать всю систему самому то есть выполнить разработку, проектирование, комплектацию, а также монтаж системы «с нуля» собственными силами. Это в любом случае творческая работа.
Перед принятием решения рекомендуется оценить как свои возможности и силы по установке своими рукам, так и проконсультироваться о стоимости установки «под ключ» в конкретном регионе или стране. Установка системы умный дом проектирование, и монтаж, могут выполняться как в комплексе, так и поодиночке. Цены на данные услуги и продукцию сильно может разниться, поэтому долгий выбор неизбежен. Сравнение систем умный дом направлено на гарантию его работы, а также на вероятность возникновения ошибочного или же ложного срабатывания. Это основные критерии, которые следует учесть при выборе.
Видео монтаж и настройка умного дома
ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ НА ТЕМУ: « УМНЫЙ ДОМ»
Введение
- Управление климатом
- Управление освещением
- Защита от протечек воды
- Управление розетками
- Видеонаблюдение для дома
- Умные датчики
- Пожарная сигнализация в доме
- Охрана дома
- Мультирум Белгород
Автоматизация приводов
Вспомогательные функции
«Умный дом» - что это?
Возможности умного дома
Стоимость услуг
Заключение
Используемая литература
Введение
Я выбрал данную тему «Умный дом», потому что из всех предложенных она наиболее близка к моей специальности АСУ.
Ещё Н. Винер в 1940 году сказал «Не за горами день, когда окружающие нас вещи научатся думать и станут много более полезны обществу», и вот этот день настал.
Современный человек предъявляет очень высокие требования к комфортности среды обитания:
1. Эстетические (дизайн и стиль интерьера, ландшафта, красота и функциональность окружающих предметов);
2. Климатические (тепло, холод, чистый воздух);
3. Общебытовые (вода, газ, электричество, радио, телевидение, интернет, телефонная связь, наличие кухонных машин и систем гигиены саун и ванн);
4. Требования к безопасности и контролю за ней (безопасность жилища, хозяев дома и их близких);
5. Требования к надежности сложных систем (компьютеры, домашние кинотеатры, посудомоечные, стиральные машины, СВЧ-печи и др.)
В результате инженерное оснащение квартир и коттеджей неуклонно усложняется, и растет количество устройств, участвующих в формировании этой среды. Возлагать на хозяина жилья управление всеми системами становится неудобно, невыгодно и небезопасно. Комплексная система управления жилищем «умный дом» берет на себя всю рутинную работу по решению этой запутанной задачи, оставляя человеку только принятие главных, «базовых» решений.
Целью проекта является изучение системы «Умный дом».
Для решения поставленной цели можно выделить задачи :
рассмотреть понятие системы «Умный дом» и принцип её действия;
рассмотреть возможности системы Умный дом.
рассмотреть стоимость данных услуг.
«Умный дом» - что это?
Современный мир невозможно представить без автоматизации. Наше жилище не исключение. В повседневной жизни в квартире или загородном доме мы производим сотни и тысячи действий, которые могли бы выполняться без нашего участия. Всё – от включения света до поддержания климата в квартире можно автоматизировать. Это стало возможной благодаря системе Умный дом.
Умный дом- жилой дом или квартира, организованный для проживания людей при помощи автоматизации и высокотехнологичных устройств. Умный дом - это система, позволяющая обеспечить ресурсосбережение, удобство и безопасность. Такая система способна распознавать различные ситуации и должным образом реагировать на них.
Коротко на вопрос, что такое умный дом, можно ответить следующим образом – это строение, в котором все происходящие процессы максимально автоматизированы и подогнаны под потребности человека. В понятие умный дом обычно вкладывают автоматизацию рутинных мероприятий.
Возможности системы «умный дом» поистине многогранны. Например, чтобы предотвратить вероятность ограбления, когда в доме никого нет, система имитирует присутствие хозяина путём раздвигания жалюзи, включения/выключения света и т.д. Если же злоумышленники все же проникают внутрь помещения или происходит другая экстраординарная ситуация, система молниеносно оповещает об этом хозяина. К вашему пробуждению система нагреет полы в ванной комнате, включит музыкальный центр, настроит работу кондиционера на заданную температуру, отрегулирует оптимальную влажность в помещении и решит множество других бытовых задач. Все множество выключателей может заменить один пульт или настенный выключатель с экраном.
Основа системы умный дом - это алгоритмы. Они должны быть грамотно составлены, чтобы не было конфликта между различными видами систем. Например, система отопления подняла температуру в помещениях до того уровня, когда срабатывает система кондиционирования. Такого быть не должно. Более того, умный дом должен учитывать множество других условий: температура за окном, ветер, время суток. Неоспоримым преимуществом является возможность контролировать и управлять различными системами в доме удалённо.
Возможности умного дома
Управление климатом
Одна из основных и самых важных возможностей системы. Её важность обусловлена не только рамками комфорта жильцов, но и возможностью экономией ресурсов.
Вы можете выставить температуру, влажность воздуха, управлять тёплым полом и другое. Умный дом будет поддерживать выбранные значения, используя систему кондиционирования, отопления, вентиляции, увлажнения.
Кроме того, можно задать различные программы микроклимата, которые будут изменяться в зависимости от заданного условия. Например, указав ваши часы работы, когда вы отсутствуете дома, система не будет попусту расходовать электроэнергию и ресурсы во время вашего отсутствия, а к моменту вашего возвращения микроклимат в доме будет таким, каким вы его задали. Система автоматически заранее включит все необходимые приборы (отопление, тёплый пол, кондиционирование, увлажнитель воздуха), чтобы получить нужную температуру в помещении к вашему приходу.
Поэтому вы можете сэкономить средства, затраченные на энергоносители.
Управление освещением
Вы сможете удалённо выключать и включать освещение в любом помещении и регулировать уровень яркости.
Кроме ручного управления, есть возможность организовать автоматическую систему освещения с использованием различных датчиков. Датчики движения и присутствия позволяют определить нахождение человека в помещении и включить или выключить освещение.
Можно создать различные сценарии для освещения, так одним кликом вы сможете создать романтическую обстановку, выключив основное освещение и убавив подсветку до минимума.
Защита от протечек воды
Позволяет контролировать все водопроводные соединения и в случае протечки автоматически перекроет вентиль.
Защита от протечки состоит из нескольких элементов:
Датчик протечки;
Запорное устройство с электроприводом;
Контроллер.
Датчики устанавливаются в местах возможного образования скопления воды от протечки. При появлении влаги, контакты на датчиках замыкаются, и сигнал отправляется на сервер Умного дома. Система обрабатывает сигнал и посылается команда на контроллер электропривода вентиля, чтобы тот перекрыл водоснабжение.
Система Умный дом уведомляет жильцов о проблеме через все возможные средства связи: e-mail, SMS-сообщения, всплывающие уведомления в интерфейсе Умного дома.
Как только будут предприняты меры по устранению протечки, пользователь сможет открыть вентиль водопровода через интерфейс Умного дома.
Управление розетками
Позволяет держать под контролем все электроприборы, подключённые к «умным розеткам». «Умная розетка» оборудована wi-fi-контроллером, реле и фильтром.
Можно вести учёт потребления электроэнергии круглые сутки и видеть, сколько потребляет тот или иной электроприбор. Можно указать тарифы ЖКХ на электроэнергию и вывести потреблённое количество в денежном эквиваленте. Всё это в будущем может помочь вам сэкономить.
Больше не стоит волноваться по поводу оставленного включённым утюга или обогревателя, достаточно зайти в личный кабинет вашего Умного дома и отключить нужную вам розетку.
Видеонаблюдение для дома
Позволяет организовать полный контроль как снаружи, так и внутри.
Система представляет собой несколько видеокамер, видеосервер и видеопроцессор.
Камеры оборудованы поворотным механизмом, позволяющим установить угол обзора таким образом, чтобы охватить как можно больше территории. Инфракрасная подсветка позволит осуществлять качественную видеосъёмку при любом освещении.
Видеосервер с большим запасом места для хранения видеоархива позволит сохранить внушительные объёмы информации за неделю, и вы всегда сможете получить доступ на просмотр видеоматериалов. А интерфейс Умного дома предоставляет доступ для просмотра с камер видеонаблюдения в режиме онлайн.
Удалённое управление Умным домом
Есть несколько вариантов доступа к интерфейсу управления.
Во-первых, вы сможете управлять системой через стационарные сенсорные экраны, установленные в удобном для вас месте.
Во-вторых, доступ через веб-интерфейс. Находясь хоть в противоположной точке земного шара, вы всегда сможете выключить забытый утюг из сети или свет в ванной комнате.
В-третьих, это доступ через мобильное приложение. Ваш смартфон теперь не только инструмент для выполнения звонков и убивания времени, но и полноценное средство управления вашим Умным домом.
Умные датчики
Обнаружат ваше присутствие и движение и включат приглушённую подсветку, где бы вы ни были. Система продумана до мелочей: если уровень освещения в силу времени суток достаточен для комфортного пребывания в помещении, то освещение не будет включено. Другими словами, освещение будет использовано только тогда, когда оно уместно.
Система Умный дом очень гибкая и оставляет место для фантазии заказчика. Например, возможно организовать включение и выключение света по хлопку, что может помочь престарелым людям. Также есть возможность осуществить регулировку освещения в зависимости от датчиков освещённости. Чем темнее становится на улице, тем ярче становится освещение в помещении.
Пожарная сигнализация в доме
Система состоит из пожарных извещателей разных типов (температурные, задымления), сирены и блока управления. При возникновении опасности, система известит всех жильцов по всем возможным каналам связи: сирена, SMS-сообщения, e-mail, всплывающие уведомления в интерфейсе управления Умным домом.
Также можно установить датчики утечки газа и сервоприводы на клапаны газовой магистрали. Они должны располагаться вблизи с возможным источником утечки: газовая магистраль, газовый водонагреватель (котёл или колонка), газовая плита и др. При срабатывании датчика утечки газа происходит перекрытие клапанов и оповещение жильцов по аналогии с противопожарной системой.
Охрана дома
Все датчики, которые были использованы для удобства и экономии можно переключить на безопасность вашего имущества. Датчики движения, присутствия, камеры видеонаблюдения, магнитные датчики, система оповещения - всё это позволит создать полноценную охранную систему.
Покидая дом, поставьте его на охрану и вы будете уведомлены о срабатывании определённого сценария - открытие дверей, разбитие стекла, проникновение в помещение.
При длительном Вашем отсутствии система по заданному вами графику будет включать свет, музыку, раздвигать шторы, создавая иллюзию вашего присутствия.
Функция – имитация присутствия животных отпугнет случайного воришку, при нажатии на кнопку звонка в квартире раздастся грозный лай собаки.
Если Вы опасаетесь вторжения непрошенных гостей, то тревожная кнопка позволит сообщить без видимых внешних проявлений Вашим доверенным лицам, которые могут что-то предпринять, о «нестандартной» ситуации в Вашем доме. В данном случае размещение тревожных кнопок в доме надо заранее продумать и разместить из вблизи двери на полу, в санузле или на самой двери, чтобы иметь возможность незаметно ее нажать.
Мультирум
Мультирум - это подсистема Умного дома, позволяющая организовать аудио- и видеосигналы в пределах помещения. Система Умный дом позволит управлять треками и видеозаписями со смартфона или планшета.
Сохраните ваши любимые треки и фильмы на сервере Умного дома и получите полный доступ из любой части вашего дома.
Автоматизация приводов
Автоматизируются приводы жалюзи, рольставень, ворот и много другого.
Вы можете создать сценарий освещения таким образом, что при определённых часах жалюзи будут автоматически сложены, создав нужный вам уровень освещённости помещения.
А подъезжая к воротам гаража, вы можете активировать их открытие одним касанием экрана вашего смартфона.
Вспомогательные функции
Можно автоматизировать работу системы так, чтобы
ограничить доступ детей к небезопасным элементам,
установить режим полива газонов или очистки бассейна,
включить круглосуточное внутренне и внешнее видеонаблюдение,
настроить работу техники на необходимые режимы
Стоимость услуг
Цены взяты с одного из Белгородских сайтов.
Заключение
В данной работе были решены все задачи, которые ставились:
рассмотрено понятие системы «Умный дом» и принцип действия системы;
рассмотрены возможности системы Умный дом;
рассмотрена стоимость данных услуг.
Мне очень интересна данная тема и в дальнейшем, при изучении спецдисциплин, я хочу рассмотреть технологии реализации данной системы.
Используемая литература
www.elite-systems.ru (связь и АТС)
http://www.re-e.ru/glav/system/water/sneg/
http://www.benuks.ru/oborud.html#1
http://www.elin.ru/iB-Net/?topic=organization
http://umny-dom31.ru/shop
http://kakpravilnosdelat.ru/umnyj-dom-svoimi-rukami/
http://www.ab-log.ru/page.php
http://www.domechti.ru/sistema-umnyj-dom/21153
http://умныйдом31.рф/index.php?route=common/home
http://knowledge.allbest.ru/radio/3c0a65635a3ad78b5d53b89521216d26_0.html
http://www.ydom.ru/
http://www.insyte.ru/ru/smarthome/
http://hosm.ru/forum/topic105.html
http://www.shouse.by/main/section.do?mainId=7&selId=144
http://ltdholding.kz/smart-home.html
http://hosm.ru/info/aircontrol.html
Дом-3
Одноэтажный дом, расчитанный на небольшую семью. Уникальность дома в материалах, использованных для постройки. Стены состоят из живых деревьев. Пол и потолок – это две плиты из сверхпрочных пластиков, состоящих из модулей, соединенных между собой, по принципу пазла. Такой принцип нужен, чтобы незаметная разница в темпе роста между деревьями-стенами не влияла на комфортную эксплуатацию дома.Суть постройки в следуещем:Пластиковое основание укрепляют на подготовленной площадке. По краям основания сделаны выемки диаметром 30% от диаметра среза взрослого дерева.В строго определенном месте под основанием одновременно сажают деревья, после чего, несколько лет контролируют направление их роста.На первый взгляд, такой дом слишком долго строить, но сибирские и американские ученые уже ведут опытные работы по созданию быстрорастущих деревьев.В результате, за несколько лет деревья выростают и вростают в основание, поддерживая его. Таким же образом очередь доходит и до крыши. Учитывая особенность конструкции и необходимость плотного прилегания к деревьям других материалов, составляющих постройку, для кровли предполагается использовать покрытие Ruflex.
Несмотря на кажущуюся мрачность дома, он светлый и теплый. В промежутках, оставленных при "посадке стен", между плитой основания и потолочной плитой, находятся литые рамы из того же пластика, с 6-камерными окнами, занимающими все вертикальное пространство.
Участок под домом представляет собой термо-нишу, уходящую на 8 метров в глубину. Под домом предпологается устройства мини биоэлектростанции, задача которой- выработка энергии для обогрева почвы под домом. Оставшаяся энергия уходит в систему внутреннего отопления дома, осуществляющегося при помощи инфрокрасного излучения. Для удовлетворения остальных энергетических нужд используются три подвижных ветрогенератора, расположенных над домом.
Обогретая почва на ограниченном термосом участке позволит деревьям не замедлять жизненные процессы на период холодов. Известно, что многие растения могут саморегулировать свою внутреннюю температуру. Не давая деревьям "уснуть", мы получаем толстые, дышащие стены с внутренней температурой до 25градусов по Цельсию круглый год.
При создании комплексов таких домов, выгода постройки увеличивается, даже не смотря на свою длительность.
В зависимости от свойств древесины, можно возводить 2-х и даже 3-х этажные здания.
Постройка отличается высокой сейсмоустойчивостью, экономичностью и экологичностью. Полезные вещества, которыми дерево насыщает воздух сделают такой дом настоящим курортом.
+При использовании изобретения моего соотечественника Алексея Стреляева,можно полностью отказаться от централизованных энерго сетей. Речь идет о приборе, вырабатывающим электричество за счет энергии роста растения.
P.S. Забыл ступени ко входу нарисовать)
Дело было так. Михаил из Краснодара обратился ко мне с предложением помочь разработать систему ”Умный дом” для его коттеджа. Михаил объяснил, что преследует сразу несколько целей:
- Научиться программировать контроллеры Ардуино, улучшить свои знания в области электроники, системотехники, алгоритмизации и т.п. Т.е. научиться разрабатывать достаточно сложные системы. У него есть опыт работы с электроникой, микроконтроллерами. Но что-то подзабыл, отсутствуют фундаментальные знания, скорее он в этой области не профессионал, а любитель. Также он хочет увлечь этой работой своего 14 летнего сына.
- С небольшими материальными затратами получить работоспособную, адаптированную под его задачу систему.
- Приобрести опыт в разработке систем ”Умный дом”, изучить специфику задач подобного рода.
У Михаила есть 3х этажный дом, на котором он планирует отработать и эксплуатировать систему. Он готов поэтапно устанавливать на объектах дома контроллеры, испытывать их, постепенно включать в систему.
Я подумал, что это идеальная тема для еще одной серии уроков Ардуино. Система ”Умный дом” представляет собой распределенную вычислительную систему:
- с множеством самых разнообразных датчиков;
- с различными типами исполнительных устройств;
- с самыми разными регуляторами;
- с несколькими уровнями обработки данных;
- с различными средами передачи, в том числе и по беспроводным технологиям;
- и т.п, всего не перечислить.
Многие особо отметили мои уроки, в которых я разрабатывал . В этих уроках я не выдал готовый проект, а поэтапно разрабатывал устройство, поясняя каждый шаг. Проект ”Умного дома ” по-другому и не разработать. Уж очень объемная задача.
Мы с Михаилом договорились, что:
- Он определяет техническое задание для каждого контроллера, определяет все конструктивные особенности.
- Вместе мы разрабатываем электронные схемы узлов.
- Михаил собирает контролеры, конструктивно доводит их до законченных устройств.
- Резидентные программы пишем где-то вместе, где-то я один. Как пойдет.
- Я разрабатываю тестовые программы верхнего уровня (на компьютер).
- Михаил все это испытывает на реальных объектах.
- Корректируем программы, если надо, и контроллер остается установленным на объекте. Таким образом, система будет постепенно разрастаться.
- Михаил выдает мне все результаты испытаний, информацию об объектах, которыми мы управляем и все остальные материалы.
- Я постепенно, с пояснениями выкладываю информацию на сайт.
Михаил хочет управлять всем, чем только можно управлять. Система обещает стать огромной. В будущем планируется сделать варианты с полностью беспроводной связью между контроллерами, возможны разные варианты реализации верхнего уровня. Хочется верить, что новый раздел сайта будет объемным и популярным.
Кроме уроков, обучающих материалов я надеюсь, будут разработаны полностью работоспособные контроллеры. Система ”Умный дом”, собранная на контроллерах Ардуино должна стоить очень дешево.
У меня нет опыта разработки подобных систем, но когда проект проверяется на реальном объекте, опыт приходит сам по себе.
Итак, я сформулирую цели нового раздела:
- Обучающие статьи, уроки по:
- разработке сложной распределенной вычислительной системы;
- подключению различных датчиков к платам Ардуино;
- управлению исполнительными механизмами;
- разработке регуляторов;
- использованию беспроводных технологий.
- Практический опыт, связанный со спецификой разработки систем ”Умный дом”.
- Работоспособные проекты контроллеров, из которых может быть создана система ”Умный дом”.
- Надеюсь, в итоге получится ”народная” система "Умный дом" с крайне низкой ценой.
- Проект будет вестись ”в реальном времени”. Возможны ошибки, доработки.
Система управления “Умный дом”.
Под ”Умным домом” понимают аппаратно-программный комплекс автоматизации и управления различным оборудованием квартиры или дома. Цель – добиться оптимального ресурсосбережения, безопасности, комфорта. Система должна распознавать ситуации, происходящие в доме и реагировать на них соответствующим образом.
Как правило, ”Умный дом” это интеграция в единую систему нескольких подсистем управления:
- отоплением, вентиляцией, кондиционированием;
- водоснабжением;
- освещением;
- электропитанием;
- обеспечением охраны и безопасности;
- управлением сложной бытовой техникой.
Интернет пестрит предложениями по созданию систем ”Умный дом”. Предлагаются готовые модули, из которых пользователь может сам синтезировать систему. Много предложений установки системы “под ключ”. По моим наблюдениям в результате получаются уж совсем простенькие системы, позволяющие только управлять чем-то не вставая с дивана, или цена проекта может достигать 2,5 - 3 миллиона рублей.
Основные принципы разработки системы ”Умный дом”.
Пока приходят в голову следующие принципы. Возможно, жизнь их изменит или добавит новые.
- Мы ставим цель – разработать сложную систему из комплектующих с низкой стоимостью. Как следствие – в качестве контроллеров будем использовать платы Ардуино.
- Система должна легко расширяться. Контроллеры будем добавлять по мере разработки. Конфигурация системы, т.е. число и типы контроллеров, может быть легко изменена на любом этапе разработки или эксплуатации.
- Система представляет собой несколько децентрализованных подсистем, связанных в единую систему в одном узле – центральном контроллере. Т.е. система строится по принципу локальных регуляторов – контроллеров самостоятельно выполняющих задачи даже при отсутствии связи. Например, система контроля протечек воды самостоятельно перекрывает воду в случае аварии. Но управление подачей воды может происходить и от центрального контроллера.
- Система может расширяться за счет сегментов с другими сетями, средами передачи данных, как на более низком уровне, так и на более высоком. Например, к локальному контроллеру могут быть подключены датчики или контроллеры по его собственной сети, в том числе и беспроводной. Если не ошибаюсь, такие сети называются гетерогенными. Можно к центральному контроллеру подключить компьютер. Это будет расширение системы в сторону верхнего уровня.
- В качестве основной сети связи будем использовать RS-485. Это самый дешевый и надежный вариант организации сети.
- В общем случае, питание локальных контроллеров будет происходить от отдельной сети напряжением 12 В. Это позволяет:
- упростить систему – нет необходимости в отдельных блоках питания;
- простыми способами организовать резервное питание от аккумулятора;
- повысить надежность системы - в случае зависания какого-либо контролера, центральный контроллер может перезагрузить локальный контроллеры выключением общего питания.
- Постановка технического задания для разработки локальных контроллеров будет происходить "по месту" их установки. Т.е. мы не будем сейчас планировать и детально расписывать, какие контроллеры необходимы, какие датчики или исполнительные механизмы к ним подключать. Когда настанет время разработки конкретного контроллера, мы посмотрим, в каком помещении он устанавливается, какие элементы к нему необходимо подключить и т.п.
- Разработка системы будет происходить ”снизу”. В первую очередь разрабатываются локальные контроллеры. На этапе разработки в качестве центрального контроллера будет использоваться компьютер.
- Т.е. мы разрабатываем локальный контроллер.
- Устанавливаем его на объект. Подключаем к сети.
- С помощью компьютера и специальной тестовой программы отлаживаем локальный контроллер.
- Только когда будет разработано и установлено несколько локальных контроллеров имеет смысл разрабатывать центральный. Но даже в этом случае новые локальные контроллеры будут испытываться с помощью компьютера.
- В качестве сетевого протокола будем использовать стандартный протокол .
- Конфигурация системы будет производиться с помощью компьютера или планшета.
- И последнее правило – не иметь никаких догматических правил. Если практика покажет, что в каких-то принципах мы ошиблись, значит надо смело перечеркнуть их и взять за основу новые.
Обо всех этих принципах мы еще поговорим при разработке элементов системы.
Объект управления.
Я уже говорил, что система будет испытываться и эксплуатироваться на конкретном объекте. Это уже построенный таун-хаус (блокированной застройки) с участком прилегающей территории. Здание состоит из 3 этажей и технического прилегающего помещения. План дома выглядит так.
Предварительно Михаил поставил для системы следующие задачи и функции.
Территория.
- Управление светом (зональное, с опциональным автономным режимом). Применяются беспроводные модули управления светом 315MHz на которые сигнал передается по воздуху от контроллера через модули беспроводной связи.
- Управление поливом (зональное). Обязательный контроль влажности почвы, на основании которого может быть заблокирован полив. Для контроля используется датчик влажности почвы.
- Управление системой доступа (ворота, шлагбаум).
- Измерение погодных условий (температура и влажность).
Помещения жилые.
- Управление светом (по помещениям + зональное).
- Управление вытяжной и приточной вентиляцией (по помещениям). Работает автоматически, сравнивая температуру и влажность воздуха снаружи и внутри помещения, а также с возможностью ручного удаленного "оверрайда". Управление двигателем от релейного модуля, датчики влажности и температуры DHT-22, как в п.4
- Управление кондиционерами (по помещениям). Применяются ИК-излучатели.
- Управление системами полива комнатных растений (индивидуальное по точкам полива). Аналогично п.2, но без контроля погодных условий.
- Управление жалюзи, шторами и т.п. (индивидуальное). Релейные модули управления с датчиками концевых положений.
- Контроль температуры и влажности (по помещениям). Стандартные датчики DHT-22
- Контроль загазованности (утечка газа, CO2, дым) (по помещениям "риска").
- Контроль присутствия человека (по контрольным помещениям).
- Управление силовыми розетками и потребителями (в зависимости от проекта и потребностей). Стандартные релейные модули.
- Управление мультимедиа устройствами.
- Интернет вещей (контроль состояния и управление отдельными приборами – холодильник, например).
Помещения технические
- Управление централизованной системой водоснабжения (включая учёт).
- Управление централизованной отопительной системой (включая учёт).
- Управление централизованным электроснабжением (включая учёт).
Схематично он изобразил задачи системы ”Умного дома” так.
Все это только предварительные требования. Функции каждого локального контроллера, а значит и всей системы, будут определяться на этапе его разработки ”по месту”. Я привел этот перечень скорее, чтобы показать масштабность проекта. Насколько я понял, Михаил придерживается принципа – система должна делать все, что можно делать.
На форуме сайта я создам раздел для обсуждения проекта. Если вопросы объемные, требуют представления схем или скетчей, просьба общаться там, а не в комментариях.
Прогресс неумолимо движется вперёд. Многие вещи, которые еще совсем недавно казались футуристичными, сегодня стали обыденными. В последние годы уверенно набирает популярность установка систем умный дом.
Попробуем разобраться, что они из себя представляют – каприз в погоне за модой, или незаменимый атрибут жилых помещений ближайшего будущего.
Что такое умный дом?
В природе человека заложено стремление к упрощению своего существования. На протяжении 20-го столетия людьми создано множество бытовых приборов и приспособлений, облегчающих хлопоты по хозяйству.
Такая потребность была продиктована растущим темпом жизни, каждая минута в плотном графике стала иметь решающее значение для жизненного комфорта в целом.
Логическим развитием этого процесса стало бы объединение различных гаджетов в одно целое, что позволит экономить еще больше времени и не забивать голову лишними действиями. Таким решением для офиса и дома стала система умный дом.
Простым языком её можно охарактеризовать как перенос в одно место средств управления освещением, отоплением, кондиционерами, сигнализацией и некоторой бытовой техникой.
Хотите, чтобы заходя домой для вас открывались шторы, включалась музыка или разогревался кофе?
А как вам смс-информирование в реальном времени о внештатных ситуациях или о соседе, стучавшемся в дверь пока вас нет дома? Более того, его фото система умный дом может отправить на ваш телефон, зафиксировав камерой. Сегодня всё это возможно.
Возможности системы
Функциональность и устройство зависят от потребностей и финансовых возможностей потребителя. Перечень конфигураций очень обширен, но любая схема системы умного дома включает в себя три основных элемента:
Многочисленные датчики, собирающие информацию о температуре воздуха и поверхностей, положении ворот/дверей, передвижениях, яркости света и так далее.
Исполнительная система, отвечающая за передачу сигналов на подключенные к системе устройства. Импульс может быть как механическим, так и электрическим, в зависимости от конструктивного принципа взаимодействия.
Блок управления системой умный дом, в котором пользователь получает доступ к функциям всех объединённых приборов и устройств. Стационарный блок с помощью программного обеспечения может дублироваться на смартфон или персональный компьютер.
Управление климатом предоставляет возможность поддерживать постоянную температуру и влажность в помещении без участия человека, а также максимально рационально расходовать энергию в отсутствие хозяина.
Датчики современных систем заметят, что в никого нет дома, а значит нет смысла держать заданную температуру в 24 градуса - это лишние затраты, и система понизит её до комнатной. Гигростаты проконтролируют уровень влажности, а специальные испарители и осушители при необходимости подгонят его под нужный показатель.
Управление теплыми полами, батареями и другими отопительными приспособлениями предотвратит перегревание помещения и поможет сэкономить на коммунальных платежах или топливе, если отопление автономное.
Контроль освещения позволит задать параметры световых устройств при определенных условиях. Самым простым вариантом - включением света при фиксации движения, никого уже не удивить. Такой метод давно уже применяется при уличном освещении.
А вот поддержание определенного уровня света с помощью регуляции осветительных приборов и положения штор, в зависимости от времени суток, уровня естественного света и погоды за окном - это уже интереснее.
Заданные показатели будут автоматически сохраняться и обеспечивать комфортную среду для рабочего кабинета или активно используемого гаража.
Сложность средств сигнализации и безопасности зависит от того, где применяется. Система умный дом для квартиры, как правило, не отличаются от стандартных сигнализаций, устанавливаемых охранными предприятиями.
В случае с частным домом с придомовой территории вариации разнообразней. В стандартную охранную систему интегрируются дополнительные датчики движения, устройства наблюдения, становятся доступными нежелательные в многоквартирных домах функции сирены.
Для особых ленивцев производители предлагают огромный выбор дополнительного расширения функционала за счет программного управления мультимедийными системами, кухонными приборами и другими решениями, вплоть до экзотических.
Например, в последнее время набирают популярность роботы уборщики, вполне доступные по цене. Когда все хозяева жилища уходят по делам, датчики это видят и запускают забавные машинки, которые катаются по полу, собирая пыль и мусор.
Как выбрать подходящий вариант?
Рынок представлен большим количеством производителей, оказывающих услуги на любой кошелёк и запросы.
Поэтому если ваши потребности ограничены только финансами, и если они ограничены, следует определиться, какие функции реально нужны, а какие хочется просто «чтобы были», или похвастаться перед друзьями.
Определенные ограничения может накладывать тип помещения. Так, в случае с квартирой или домом с уже готовой отделкой, может потребоваться беспроводная схема коммуникаций, а она дороже и менее надежна, чем проводная.
В любом случае, даже если вы немного переплатите, заказав ненужные функции, затраты с лихвой окупятся совершенно иным уровнем комфорта, который непременно окажется по душе всем членам семьи. И ни об одной потраченной копейке сожалеть не придётся.
Фото системы умный дом
